人們要有效地使用材料，首先要了解材料的力學(xué)性能以及影響材料力學(xué)性能的各種因素。每種材料的失效形式均與其相關(guān)的力學(xué)性能有關(guān)，如圖3-1所示。結(jié)合材料的失效形式，人們可以通過設(shè)計實驗來了解材料各方面的力學(xué)性能。以下主要介紹幾種常見的金屬材料力學(xué)性能試驗，包括拉伸試驗、壓縮試驗、扭轉(zhuǎn)試驗、硬度試驗、沖擊韌度試驗、疲勞試驗等。

圖3-1 力學(xué)性能和失效形式的關(guān)系

3.1拉伸試驗

金屬力學(xué)性能試驗方法是檢測和評定冶金產(chǎn)品質(zhì)量的重要手段之一，其中拉伸試驗則是應(yīng)用廣泛的力學(xué)性能試驗方法。拉伸性能指標(biāo)是金屬材料的研制、生產(chǎn)和驗收主要的測試項目之一，拉伸試驗過程中的各項強度和塑性性能指標(biāo)是反映金屬材料力學(xué)性能的重要參數(shù)。影響拉伸試驗結(jié)果準(zhǔn)確度的因素很多，主要包括試樣、試驗設(shè)備和儀器、拉伸性能測試技術(shù)和試驗結(jié)果處理幾大類：為獲得準(zhǔn)確可靠的，試驗室間可比較的試驗數(shù)據(jù)，將這些因素加以限定，使其影響減至小。

3.1.1拉伸試樣

為了便于比較實驗結(jié)果，按國家標(biāo)準(zhǔn) GB228-76中的有關(guān)規(guī)定,實驗材料要按上述標(biāo)準(zhǔn)做成比例試件,即

式中: l0 --試件的初始計算長度(即試件的標(biāo)距);

A0  --試件的初始截面面積;

d0 --試件在標(biāo)距內(nèi)的初始直徑。

實驗室里使用的金屬拉伸試件通常制成標(biāo)準(zhǔn)圓形截面試件,如圖3-2所示

圖3-2拉伸試件

3.1.2拉伸試驗原理

金屬拉伸實驗是測定金屬材料力學(xué)性能的一個基本的實驗，是了解材料力學(xué)性能全面，方便的實驗。本試驗主要是測定低碳鋼在軸向靜載拉伸過程中的力學(xué)性能。在試驗過程中，利用實驗機的自動繪圖裝置可繪出低碳鋼的拉伸圖（如圖3-3所示）。由于試件在開始受力時，其兩端的夾緊部分在試驗機的夾頭內(nèi)有的滑動，故繪出的拉伸圖初一段是曲線。

圖3-3 試件拉伸圖

對于低碳鋼，在確定屈服載荷PS時，注意觀察試件屈服時測力度盤上主動針的轉(zhuǎn)動情況，規(guī)定主動針停止轉(zhuǎn)動時的恒定載荷或第一次回轉(zhuǎn)的小載荷值為屈服載荷PS，故材料的屈服極限為

試件拉伸達到大載荷之前，在標(biāo)距范圍內(nèi)的變形是均勻的。從大載荷開始，試件產(chǎn)生頸縮，截面迅速變細(xì)，載荷也隨之減小。因此，測測力度盤上主動針開始回轉(zhuǎn)，而從動針則停留在大載荷的刻度上，給我們指示出大載荷Pb，則材料的強度極限為:

試件斷列后，將試件的斷口對齊，測量出斷裂后的標(biāo)距l(xiāng)1和斷口處的直徑d1 ，則材料的延伸率δ和截面收縮率Ψ分別為:

式中，l0 , A0分別為試驗前的標(biāo)距和橫截面面積：L1 ,A1分別為試驗后的標(biāo)距和斷口處的橫截面面積。

如果斷口不在試件距中部的三分之一區(qū)段內(nèi)，則應(yīng)按國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采用斷口移中法來計算試件拉斷后的標(biāo)距l(xiāng)1 。其具體方法是：試驗前先在試件的標(biāo)距內(nèi)，用刻線器刻劃等間距的標(biāo)點或圓周11個，即將標(biāo)距長度分為10等份。試驗后將拉斷的試件斷口對齊，如圖3-3所示，以斷口O為起點，在長段上取基本等于短段的格數(shù)得B點．當(dāng)長段所余格數(shù)為偶數(shù)時，如圖３-4（a）所示，則取所余格數(shù)的一半得C點，于是l1＝AB+2BC若長段所余格數(shù)為奇數(shù)時，如圖３-4（b）所示，可在長段上取所余格數(shù)減１之半得C點，再取所余格數(shù)加１之半得C1點，于是l1＝AB＋BC＋BC1

圖3-4 （a）;（b）

當(dāng)斷口非常接近試件兩端部，而與其端部的距離等于或小于直徑的兩倍時，需重作試驗。